Однонулевой дивертор

 

1. ОДНОН.УЛЕВОЙ ДИВЕРТОР, содержащий проводник, помещенный в разрядную камеру токамака, и приемные пластины , отличающийся тем, что, с целью умень. щения энергозатрат, упрощения конструкции и повыщения устойчивости плазменного щнура, проводник выполнен в виде одновитковой спирали, так, что за один оборот по большому обходу тора он делает один оборот по малому обходу тора, а приемные пластины расположены в областях, где винтовой проводник пересекает внешнюю и внутреннюю образуютцие тора. 2. Дивертор по п. 1, отличающийся тем, что проводник подсоединен к источникам питания таким образом, чтобы ток в проводнике был направлен в сторону противоположную направлению тока в пазме. 00 to со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1103293 з у G 21 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3551920/18-25 (22) 15.02.83 (46) 15.07.84. Бюл, № 26 (72) С. В. Мирнов, М. И. Михайлов и А. А. Субботин (53) 021.385 (088.8) (56) 1. Karger .F., Lackner К. Phys Letters ч. 61А. (1977) 6. P. 385.

2. Н. Maeda et ai. Proc. of the 7th IntConf. on Pasma Phys. and Contr. Nuc1. Fus.

Res. Insbruck, 1978, IAEA. Vienna, 1979, ч 1, р. 377 (прототип). (54) (57) 1. ОДНОНУЛЕВОЛ ДИВЕРТОР, содержащий проводник, помещенный в разрядную камеру токамака, и приемные пластины, отличающийся тем, что, с целью умень шения энергозатрат, упрощения конструкции и повышения устойчивости плазменного шнура, проводник выполнен в виде одновитковой спирали, так, что за один оборот по большому обходу тора он делает один оборот по малому обходу тора, а приемные пластины расположены в областях, где винтовой проводник пересекает внешнюю и внут реннюю образующие тора.

2. Дивертор по п. 1, отличающийся тем, что проводник подсоединен к источникам питания таким образом, чтобы ток в проводнике был направлен в сторону противоположную направлению тока в пазме.

1103293

Изобретение относится к области физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза и может быть использовано в токамаках для защиты стенки разрядной камеры от прямого взаимодействия с плазмой и вывода из камеры продуктов эрозии первой стенки и Не-продукта D — Т синтеза.

Известен резонансный винтовой дивертор, содержащий двух-, трех- или четырехзаходные винтовые проводники, помещенные в разрядную камеру, и приемные пластины, выполненные в виде лепестковой диафрагмы (1).

В резонансном винтовом диверторе частицы сбрасываются на приемные пластины (диафрагмы) точно так же, как и в токамаке без дивертора. Роль дивертора заключается лишь в создании области разрушенных магнитных поверхностей для увеличения коэффициентов переноса и уменьшения температуры плазмы вблизи стенок. Собственно же диверторные каналы не создаются и направленный вывод из камеры продуктов реакции и эрозии не осуществляется. Таким образом, резонансный винтовой дивертор понижает температуру плазмы вблизи границы шнура и тем самым уменьшает эрозию стенки и диафрагмы, но он не решает задачи вывода из разрядной камеры продуктов реакции и эрозии.

Наиболее близким к предлагаемому явяется однонулевой полоидальный дивертор, содержащий проводник, помещенный в разрядную камеру токамака, и расположенные вблизи него приемные пластины, причем проводник проходит вдоль образующей тора (2).

Недостатком этого устройства является неустойчивость плазменного шнура как целого (если не применяются дополнительные стабилизирующие устройства) . Неустойчивость объясняется тем, что сила притяжения между однонаправленными токами растет с уменьшением расстояния между ними.

Немного смещенный относительно положения равновесия плазменный шнур будет двигаться в сторону увеличения первоначального смещения. Для повышения устойчивости плазменного шнура используются различные стабилизирующие устройства: либо дополнительные проводники, расположенные вблизи основного, параллельные ему, с электрическими токами, противоположными по направлению току в основном проводнике, либо проводящий кожух с разрезом, помещенный между проводником и плазмой. И то и другое приводит к сил ному увеличению внешнего тока, необходимого дя создания диверторной конфигурации (в прототипе этот ток порядка тока плазмы) и значительному усложнению силовой конструкции дивертора.

Е1ель изобретения — уменьшение необходимых для создания диверторной конфигурации энергозатрат от внешних токов, уп55

50 рощение конструкции и повышение устойчивости плазменного шнура.

Поставленная цель достигается тем, что в однонулевом диверторе, содержащем проводник, помещенный в разрядную камеру токамака, и приемные пластины, проводник выполнен в виде одновитковой спирали так, что за один обсрот по боьшому обходу тора он делает один оборот r о малому обхо. ду тора, а приемные пластины расположены в областях, где винтовой проводник пересекает внешнюю и внутреннюю образующие тора.

Проводник подсоединен к источникам питания таким образом, чтобы ток в проводнике бы направлен в сторону, противоположную направлению тока в плазме.

При наличии предлагаемого устройства плазменный шнур будет устойчив как целое без дополнительных проводников. Это происходит потому, что в случае винтового проводника смещение плазменного шнура как целого заменяется деформацией отдельных его частей. В связи с тем, что ток в проводнике противоположен току в плазме, сила притяжения между плазмой и проводником (в прототипе) заменяется силой отталкивания, поэтому положение равновесия плазменного шнура устойчиво. Благодаря отсутствию необходимых в прототипе дополнительных проводников достигается существенное упрощение конструкции и значительное сокращение энергозатрат (в 50 — 100 раз) на создание диверторной конфигурации.

Из-за того, что в разных сечениях одни и те же магнитные поверхности находятся в различном положении относительно винтового проводника, поток выводимых частиц неодинаков в различных частях дивертора.

Частицы, идущие из плазмы. главным образом выводятся вблизи области, где винтовой проводник пересекает внешнюю образующую тора. Ионизованные же вблизи стенки продукты ее эрозии преимущественно выводятся вблизи области, где винтовой проводник пересекает внутреннюю образующую тора. Поэтому приемные пластины достаточно расположить лишь вблизи указанных областей. Это также существенно упрощает конструкцию дивертора.

Благодаря тому, что при наличии тока в винтовой обмотке существуют зоны разрушенных магнитных поверхностей (в районе

2), температура плазмы вблизи стенки и удельное энерговыделение на стенку пони жа ются.

Благодаря тому, что магнитные поверхности создаются током, текущим по винтовому проводнику, и при отсутствии тока в плазме, облегчается создание плазмы на начальной стадии разряда.

На фиг. 1 представлена разрядная камера токамака с однонулевым дивертором в разрезе; на фиг. 2 — то же, вид сверху.

1103293

Составитель А. Рахимов

Редактор М. Петрова Техред И. Верес Корректор Г. Решетник

Заказ 4826/40 Тираж 414 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство содержит разрядную камеру 1 токамака, проводник 2, выполненный в виде спирали, приемные пластины 3.

Проводник 2 и прастины 3 представляют собой однонулевой дивертор.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Проводник 2 подсоединяют к источникам питания так, чтобы ток в проводнике был направлен в сторону, противоположную току в плазме. Ток в проводнике 2 включают одновременно с включением тока во внешних обмотках токамака. После этого производят разряд в камере токамака и наращивают ток плазмы до квазистационарного значения. При этом образуется магнитная конфигурация с четко выраженными диверторными каналами. Заряженные частицы, идущие по этим каналам, попадают на приемные пластины 3. Позволяющие сорбировать и удалять из объема атомы водорода и примесей приемные пластины могут быть выполнены в виде известных в литературе потоков металлических шариков, капель или струй жидкого металла.

Предлагаемое устройство по сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран прототип (однонулевой полоидальный дивертор), позволяет существенно упростить конструкцию (из-за отсутствия дополнительных проводников, применяемых в прототипе для устойчивости плазменного шнура, а также расположения приемных пластин в возникающих обастях наиболее интенсивного выведения частиц, а не по всей длине камеры); значительно сократить энергозатраты на создание диверторной конфигурации (в 50 — 100 раз); дополнительно защитить стенку разрядной камеры от потоков горячих частиц благодаря возникновению зон разрушенных магнитных поверхностей; повысить устойчивость пазменного шнура; облегчить создание плазмы в начальной стадии разряда.